CN112422112B - 用于交通工具内部的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于交通工具内部的控制系统(1000)，包括用户与之交互的控制元件(100、200)。控制元件包括配置成提供一个或多个电气信号的导电塑料感测电极(10)和设置于感测电极之上或上方的非导电塑料覆盖材料(20)。感测电极配置成借助于机械和/或摩擦接合可电气连接至连接电路板(400)以用于测量一个或多个电气信号。一个或多个电气信号响应于电容变化而提供，电容变化由导电物体的接触和/或移动而引起和/或由施加于感测电极之上/上方的非导电材料的压力或力而引起。控制系统可连接至交通工具的电子控制单元(ECU)以用于响应于与控制元件的用户交互而控制一种或多种用户可控制交通工具功能。

Description

用于交通工具内部的控制系统

技术领域

本发明整体涉及一种用于交通工具(诸如汽车)内部的控制系统，该控制系统具有用户 可与之交互的一个或多个塑料类触摸和/或压力/力感测控制元件以用于控制交通工具的一种 或多种功能。

背景技术

交通工具(诸如汽车和飞机)的内部包括用户界面控件(控制元件)的主机，该主机允 许用户(驾驶员或乘客)控制该交通工具的各种功能。例如，在汽车中，此类功能包括但不限于操作窗户、气候控制系统、导航系统、娱乐系统、锁定/解锁门、调整座椅，等等。传统上，用户界面控件已采用机电按压按钮、开关和旋钮的形式，由多个注射模制塑料子部件组成，这些注射模制塑料子部件装配在一起以机械地移动并致动安装至下层电路板的电子零件。 这些传统技术的主要问题是对于较简单功能元件的组装所需的大量子部件，以及依赖于特定电子零件和安装配置的标准化致动机构。这对于控制系统的复杂性和交通工具内部的设计自 由度做出了限制。例如，此类传统控制元件的位置或布置可更大程度上由与所用材料和/或零 件的尺寸、形状和/或刚度相关联的机械/物理约束条件而非人体工学考虑来决定。此类多部件 控制界面还易于聚集灰尘，并且允许水通过将零件分开的凹槽和狭槽的进入，这可导致装置 的故障。

现今，交通工具中可用的越来越多的日益复杂装置和功能已产生对于新型控制理念的需 要，这些新型控制理念利用越来越强调简单性、可靠性和人体工学设计的不同技术和材料。 特别地，随着汽车行业沿循当前技术趋势无缝地发展朝向内部表面中的集成控制界面，存在对于无缝和可适应控制界面解决方案的日益增长需求，其中造型、人体工学设计和功能性为 灵活的。由于可视为分心的越来越多的技术填进交通工具，还存在汽车控制界面的安全驾驶 以允许用户直观地操作而无需将其眼睛移开道路。为此，可由用户易于操纵的(3D)成型控 制界面(诸如凸起触觉按钮、旋钮和推拉按钮)当前充填于汽车内部空间。

电容触敏控制元件和面板当前取代传统机电控制元件，因为它们通常为可重新配置的并 且可提供按钮、开关和/或触控屏的功能。然而，尽管技术相当成熟，但是传统电容传感器需 要复杂制造技术和昂贵材料，这增加了交通工具内部的整体成本。此外，这项感测技术通常不兼容三维(3D)成型表面，并且因此，电容触摸界面通常集成于交通工具内部的平坦表面 中，这限制了用户可做出的手势交互的范围并且限制了可增强驾驶员安全性的人体工学设计 考虑。

因此，存在对于一种用于交通工具内部的控制系统的需求，该控制系统利用可无缝地集 成于交通工具内部任何位置的人体工学控制元件/界面，为制造简单且廉价的，而不牺牲功能 性。

考虑到前述内容，已想出本发明的多个方面和实施例。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于交通工具内部的控制系统，该控制系统包括用 户与之交互的控制元件。控制元件可包括感测电极和非导电覆盖材料，该感测电极配置成提 供一个或多个电气信号，该非导电覆盖材料设置于感测电极之上或上方。感测电极可由导电塑料形成或可包括导电塑料。非导电覆盖材料可由非导电塑料形成或可包括非导电塑料。非 导电覆盖材料可为或包括控制元件的外层、顶层或表层。非导电覆盖材料可提供控制元件的 一个或多个触摸交互表面。感测电极可配置成借助于机械和/或摩擦接合可连接和/或可电气连接至连接电路板以用于测量一个或多个电气信号。机械和/或摩擦接合可为机械接触或机械电 气连接。一个或多个电气信号可响应于电容变化(例如，感测电极的电容)而提供，该电容 变化由导电物体在非导电材料之上/上方的接触和/或移动而引起，该非导电材料设置于感测电 极之上/上方。此外或另选地，电容变化可由施加于非导电材料上或施加至其的压力或力而引 起。控制系统可连接至交通工具的电子控制单元(ECU)以用于响应于与控制元件的用户交 互而控制一种或多种用户可控制交通工具功能。

在本上下文中，术语“机械接触”意指与之物理接触以提供其间的电气连接，该电气连接 为非永久的，即非钎焊接头或其它形式的线材结合。

控制元件为用于汽车应用的塑料类电容触摸和/或机械变形/压力传感器。该系统向汽车应 用提供了一种用于人体工学和三维(3D)成型触摸和/或压敏用户界面的解决方案，该用户界 面可易于制造并且以低成本进行组装。相比于利用金属电极的常规触摸和/或机电压力感测技 术，导电塑料对于感测电极的利用具有多个优点。首先，材料成本和重量相比于常规金属电 极材料(诸如金、银或铝)为显著较低的。其次，由于塑料为可模制的，感测电极和非导电 材料因模制工艺的性质可形成和/或模制为几乎任何任意尺寸、形状或3D形式，从而允许塑料类控制元件无缝地集成于交通工具的内部表面中。另外，塑料部件的形状/尺寸可特别地选 择或设计成提供不同用户交互功能，诸如触摸按钮、触摸滑块、触摸触控板、静态旋钮、推 拉开关/触发器、拨动开关、按压按钮和扭转柄部。

通过以导电物体(诸如手指)触摸控制元件(即，感测电极上方的覆盖材料)和/或通过 将压力或力(例如，推力和/或拉力)施加于控制元件上或施加至控制元件来使感测电极相对 于连接电路板移动和/或变形以改变感测电极的至少一部分和连接电路板上的感测点之间的 距离，控制元件可进行致动。触摸控制元件可改变在连接电路板上的感测点处所测量的感测 电极的自电容，而使感测电极移动/变形可改变感测电极和感测点之间的电容，两种情况均导致感测点处的所测量电气信号的变化。在后者情况下，控制元件可包括可移动和/或可变形导 电塑料零件，该可移动和/或可变形导电塑料零件直接与下层连接电路板进行交互以提供传统 机电车辆内部开关的功能性，但具有极少部件。

因为导电塑料感测电极借助于机械和/或摩擦接合可电气地连接至连接电路板，所以塑料 感测电极可安装并连接至连接电路板而无需使用硬连线或钎焊，这极大地简化了控制元件的 制造和组装并减小制造和组装的成本。塑料感测电极可为直接与下层连接电路板进行交互的一体式可移动或可变形部件，从而减少控制元件的部件数量。另外，因为导电塑料感测电极 借助于机械和/或摩擦接合可固定至连接电路板，所以控制系统的组装得以极大地简化并且系 统的组装时间得以极大地减少，从而相比于常规金属类传感器技术进一步降低了相关制造/组 装成本。对于系统的其余组装步骤和在使用期间(一旦安装至交通工具)，为组装系统，感测 电极可简单地推动、滑动和/或夹持于连接电路板上的合适位置以实现机械电气连接，并且与 连接电路板的摩擦接合将感测电极固定并保持于合适位置且维持了机械电气连接。

导电塑料电极对于电容触摸传感器的利用的其它实际和功能优点包括：

·感测电极可形成/模制为适形于交通工具零件的外部形状，而不考虑该外部形状的复 杂性。这消除了对于柔性印刷电路的需求，该柔性印刷电路引入了电极布置、布线的复杂性、 磨损和撕裂的增加可能性以及增大组装成本。

·感测电极可覆盖较大区域，从而允许其对于电容变化远远更敏感并且从而对于给定用 户交互(例如，触摸或推/拉)产生相比于通常较小金属电极配对物的较大信号变化。

·感测电极的尺寸和形状可选择成对所产生的电气信号进行定制，例如以产生最小信号 值和最大信号值之间的平滑电气信号变化。这允许感测电极感测较广范围的用户交互，包括 不同手指移动交互的定制检测。

·总之，控制元件、电极布置和触摸感测控制元件自身的设计自由度得以显著地增加。

感测电极和覆盖材料可通过注射模制工艺而形成。任选地或优选地，覆盖材料为大体柔 性的/可变形的和弹性的。系统可包括连接电路板，该连接电路板包括一个或多个感测点以用 于测量一个或多个电气信号。连接电路板可配置成借助于机械和/或摩擦接合在一个或多个感 测点的至少一者处电气地连接至感测电极。感测电极可配置成机械地接触连接电路板上的一 个或多个感测点的至少一者以提供其间的电气连接。

感测电极可包括第一部分，该第一部分配置成面向并机械地接触和/或接合连接电路板上 的第一感测点以提供其间的电气连接。第一部分可为或包括突出部。第一部分和第一感测点 之间的机械接触或接合可大体上防止第一部分和第一感测点之间的相对移动。

第一感测点可为或包括电气连接器。电气连接器可具有大体刚性配对部分，该大体刚性 配对部分配置成机械地接触、穿透感测电极的第一部分和/或使之变形以提供其间的电气连接。这可通过机械接合将感测电极在第一感测点处电气地连接至连接电路板。

电气连接器还可配置成摩擦地接合感测电极的第一部分以将感测电极固定至连接电路 板。此外或另选地，连接电路板可包括固定元件，该固定元件配置成摩擦地接合感测电极的 对应固定部分以将感测电极固定至连接电路板。摩擦接合可维持第一部分和第一感测点之间的机械接触(机械电气连接)。

电气连接器和/或固定元件可为或包括从连接电路板突出的突出部，并且感测电极的第一 部分和/或固定部分可为或包括凹陷部，该凹陷部配置成摩擦地接合相应突出部。另选地，电 气连接器和/或固定元件可为或包括连接电路板中的凹陷部、开口或通孔，并且感测电极的第 一部分和/或固定部分可为或包括突出部，该突出部配置成摩擦地接合相应凹陷部。

控制元件可包括多个所述导电塑料感测电极，并且非导电塑料覆盖材料可设置于每个感 测电极之上或上方。每个感测电极可配置成响应于导电物体在非导电塑料材料上/横穿其的移 动而提供一个或多个电气信号的特性或预定变化。两个或更多个相邻感测电极可配置成在一个或多个方向上彼此互相交叉，以响应于所述导电物体在相邻感测电极上方的非导电塑料材 料上/横穿其的移动而提供一个或多个电气信号的大体平滑变化。

第一部分和第一感测点之间的机械接触或接合可允许第一部分相对于第一感测点的移 动，同时维持与第一感测点的恒定电气接触。第一部分可配置成允许感测电极绕着/围绕着第 一部分枢转/旋转，同时维持与第一感测点的恒定电气接触。

感测电极可包括第二部分，该第二部分配置成面向连接电路板上的第二感测点。第二感 测点可处于连接电路板的与第一感测点相同/相对的侧部上。第二部分可响应于施加至感测电 极的压力/力而从静止位置可移动和/或可变形至第一致动位置以改变第二部分和第二感测点之间的距离。感测电极可配置成绕着/围绕着第一部分从静止位置枢转/旋转至第一致动位置。 任选地，第二部分可配置成响应于施加至第二部分的压力或力而相对于第一部分移动或至少 部分地变形/弯曲。

感测电极可包括狭槽以用于接纳连接电路板的一部分。感测电极可配置成将连接电路板 抓持和/或摩擦地接合于狭槽的相对壁之间。抓持动作和/或摩擦接合可维持第一部分和第一感测点之间的机械接触(机械电气连接)。

感测电极可包括第三部分，该第三部分配置成面向连接电路板上的第三电极。第三感测 点可位于连接电路板的与第二感测点相同/相对的侧部上。第三部分可响应于施加至感测电极 的压力/力而从静止位置可移动和/或可变形至第二致动位置以改变第三部分和第三感测点之间的距离。感测电极可配置成绕着/围绕着第一部分从静止位置枢转/旋转至第二致动位置。任 选地，第三部分可配置成响应于施加至第三部分的压力/力而相对于第一部分移动或至少部分 地变形/弯曲。

一个或多个电气信号可响应于感测电极和连接电路板上的一个或多个感测点(例如，第 二感测点和/或第三感测点)之间的电容变化而提供，该电容变化由施加至感测电极的力或压 力而引起，该力或压力改变了感测电极的一个或多个部分(例如，第二部分和/或第三部分) 和连接板上的相应感测点之间的距离。每个感测点可与感测电极的不同部分相关联。

感测电极的第一部分、第二部分和第三部分可为一体件导电塑料的部分。另选地，感测 电极的第一部分、第二部分和第三部分可为或包括单独件的导电塑料。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于交通工具内部的控制系统，该控制系统包括用 户与之交互的控制元件。控制元件可包括感测电极和非导电材料，该感测电极配置成提供一 个或多个电气信号，该非导电材料设置于感测电极之上或上方。感测电极可由导电塑料形成或可包括导电塑料。非导电材料可由非导电塑料形成或可包括非导电塑料。一个或多个电气 信号可响应于感测电极的电容变化而提供，该电容变化由靠近或接触非导电材料的导电物体 (诸如用户的手指或拇指)而引起。非导电材料可为或包括控制元件的外层、顶层或表层。 非导电材料可提供控制元件的一个或多个触摸交互表面。电容可为感测电极的自电容。感测 电极可配置成借助于摩擦接合可连接至连接电路板以用于测量一个或多个感测点处的一个或多个电气信号。在本上下文中，感测点限定感测电极和连接电路板之间的电气连接点。因此， 一个或多个感测点可视为处于感测电极上或连接电路板上。控制系统可连接至交通工具的电子控制单元(ECU)以用于响应于与控制元件的用户交互而控制一种或多种用户可控制交通 工具功能。控制系统还可包括连接电路板以用于将感测电极安装连接电路板上或安装至连接 电路板。连接电路板可配置成在一个或多个感测点处电气地连接至感测电极以用于测量一个 或多个电气信号。连接电路板还可配置成借助于摩擦接合(诸如过盈配合)将感测电极固定 于连接电路板上或固定至连接电路板。

第二方面的控制元件为用于汽车应用的塑料类电容触摸传感器。该系统向汽车应用提供 了一种用于人体工学和三维(3D)成型触敏用户界面的解决方案，该用户界面可易于制造并 且以低成本进行组装。

感测电极可在与感测电极相关联的一个或多个感测点处电气地连接至连接电路板。在感 测电极与一个以上的感测点相关联的情况下，每个感测点可与感测电极的不同部分相关联。 感测电极的每个感测点可电气地连接至连接电路板上的不同导电轨。在存在多个感测点的情况下，与感测电极相关联的每个感测点可响应于与控制元件的操作者交互而提供单独电气信 号(提供至测量模块)。每个感测点可响应于处于靠近相应感测点的非导电塑料材料的表面之 上或附近的导电物体(诸如操作者的手指/拇指/手)而提供单独电气信号。

连接电路板可包括一个或多个电气连接器，该电气连接器配置成在一个或多个感测点处 机械地接触感测电极。有利地，机械连接意味着，当感测电极在组装期间装配于合适位置时， 感测电极可直接电气地连接至连接电路板而无需线材、钎焊、导电粘合剂或其它永久电气连接手段。将感测电极固定于合适位置的摩擦接合还维持了机械电气连接。

该或每个电气连接器可为或包括大体刚性配对部分，该大体刚性配对部分配置成机械地 接触、穿透感测电极的对应接触部分和/或使之变形(在相应感测点处)。配对部分可为或包 括一个或多个金属突出部、引脚、齿形垫、开口销，和/或任何其它形式的金属连接器，该金属连接器允许至感测电极的固定机械连接。配对部分和接触部分可形成凸凹连接。例如，配 对部分可为或包括从连接电路板突出的突出部，并且接触部分可为或包括开口或凹陷部(该 开口或凹陷部配置成接纳配对部分的突出部，或反之亦然)，并且可形成电气连接。

任选地或优选地，配对部分可偏置朝向相应感测电极的接触部分，或反之亦然。例如， 配对部分可为弹簧加载的。此外或另选地，感测电极的导电塑料材料可为大体弹性的，并且 响应于配对部分的变形(压缩或弯曲)可施加抵着该配对部分的反应力。

一个或多个电气连接器还可配置成提供感测电极和连接电路板之间的摩擦接合和/或过 盈配合，即，除了形成其间的机械电气连接之外，一个或多个电气连接器可配置成通过摩擦 接合将感测电极固定于连接电路板上或固定至连接电路板。此外或另选地，连接电路板可包 括一个或多个单独连接元件/部分，该单独连接元件/部分配置成通过摩擦接合将感测电极固定于连接电路板上或固定至连接电路板。

该或每个电气连接器和/或连接元件可为或包括从连接电路板突出的突出部，并且感测电 极可包括一个或多个凹陷部，该凹陷部配置成摩擦地接合相应突出部。在电气连接器配置成 固定感测电极的情况下，凹陷部的至少一者可为或包括感测电极的接触部分。另选地，该或每个电气连接器和/或连接元件可为或包括连接电路板中的凹陷部、开口或通孔，并且感测电 极可包括一个或多个突出部，该突出部配置成摩擦地接合相应凹陷部、开口或通孔。

控制元件可包括多个导电塑料感测电极。每个感测电极可安置或布置成彼此相邻。非导 电材料可设置于每个感测电极之上或上方。因此，一个或多个触敏表面可在多个感测电极上 方延伸。每个感测电极可在一个或多个感测点处连接至连接电路板。每个感测电极可配置成响应于相应感测电极的电容变化而提供一个或多个电气信号，该电容变化由靠近或接触相应 感测电极之上或上方的非导电材料的导电物体而引起。

在多个感测电极彼此相邻的情况下，至少两个相邻感测电极可成形和/或配置成在一个或 多个方向上彼此互相交叉和/或互锁。这样，导电物体在至少两个感测电极之上或上方的非导 电塑料材料上/横穿其的移动可提供一个或多个电气信号的特性信号分布变化，该特性信号分 布变化可为大体平滑变化。至少两个相邻感测电极可提供第一触摸交互表面。

控制元件可配置成响应于导电物体相对于该或每个感测电极的一个或多个感测点在非导 电塑料材料上/横穿其的接触和/或移动而提供一个或多个电气信号的变化。一个或多个电气信号的变化可源于导电物体和感测电极之间的重叠区域变化和/或导电物体和感测电极的感测 点之间的距离变化。任选地或优选地，感测电极可成形为响应于导电物体横穿非导电塑料材 料的线性和/或圆形移动而提供一个或多个电气信号。

控制元件可配置成基于一个或多个电气信号而检测以下项的一者或多者：用户的接触/触 摸、接触/触摸位置，所述导电物体相对于一个或多个感测点在非导电塑料材料的表面上/横穿 该表面的移动速度和/或移动方向。控制元件可成形并配置成提供触摸按钮功能、滑块功能、 触控板功能，和/或静态旋钮功能。

在电气信号的变化源于导电物体和感测点之间的距离变化的情况下，该变化可涉及电容 变化，该电容变化由感测点响应于导电物体在表面上的定位/位置而记录。该或每个感测电极 可具有在大致1x10²至1x10⁶Ohm·cm的范围内的电阻率。具有大电阻率意味着，所测量电容 的量值随着导电物体的位置和个体感测点之间的距离而强烈地改变。该或每个感测电极的电 阻率和/或电阻可经由导电塑料的固有材料性质(即，固有电阻率)进行调谐。另选地或额外 地，通过替代地将一个或多个孔、空洞、凹陷部、厚度变化和/或重复几何图案/路径引入感测 电极，感测电极的电阻率和/或电阻可在不改变固有材料性质的情况下进行调谐。例如，感测电极可为或包括复杂性质和/或重复几何图案以提供任何两个给定点之间的预定电阻。可存在 形成规则阵列的多个空洞和/或凹陷部。一个或多个孔、空洞和/或凹陷部可限定两个点之间的 非线性导电路径。另选地或额外地，一个或多个空洞和/或凹陷部可限定两个点之间的多个线 性和/或非线性导电路径。

在控制元件包括多个感测电极的情况下，多个相邻感测电极可成形和/或配置成装配在一 起、互相交叉和/或互锁以形成3D结构。非导电材料可设置于3D结构上方或可覆盖3D结构 以提供一个或多个触摸交互表面。该或每个触摸交互表面可延伸横穿多个感测电极或可在其 上方延伸。每个感测电极可包括一个或多个感测点。控制元件可包括第一触敏表面和第二触敏表面。导电物体在第一触摸交互表面和第二触摸交互表面之上或上方的非导电塑料材料上/ 横穿其的触摸和/或移动可提供一个或多个电气信号的不同/可区分变化。

触摸按钮控制元件可包括第一触摸交互表面。触摸按钮控制可配置成检测导电物体接触 或靠近该或每个感测电极上方的非导电材料的第一触摸交互表面的时间。在存在多个感测电 极的情况下，每个感测电极可限定第一触摸交互表面的子区域，使得每个不同子区域之中/之 上的接触或触摸可得以检测。这样，控制元件可提供多按钮和/或小键盘功能。

滑块控制元件可包括第一触摸交互表面。滑块控制元件可配置成检测导电物体接触或靠 近该或每个感测电极上方的非导电材料的第一触摸交互表面的时间。此外，滑块控制元件可 配置成基于导电物体和感测点之间的距离变化而检测导电物体沿着单个路径(其可为线性或 弯曲路径)在第一触摸交互表面上/横穿其的位置、移动方向和/或移动量。

触控板控制元件可包括第一触摸交互表面。触控板垫可包括多个互锁感测电极。触控板 控制元件可配置成检测导电物体接触或靠近该或每个感测电极上方的非导电材料的触摸交互 表面的时间。此外，触控板控制元件可配置成基于导电物体和感测点之间的距离变化和/或导 电物体和该或每个感测电极之间的重叠变化而检测位置，和/或导电物体沿着多个路径(其可 为线性或弯曲路径)在触摸交互表面上/横穿其的移动方向和/或移动量。

静态旋钮控制元件可具有凸起3D结构，该凸起3D结构具有顶表面和侧表面。凸起3D 结构可具有顶部和侧部。静态旋钮控制元件可包括第一触摸交互表面。第一触摸交互表面可 为或包括侧表面的至少一部分，和/或可至少部分地围绕着3D结构的侧部延伸。侧表面可大体上弯曲并配置成提供滑块功能，例如第一触摸交互表面；该第一触摸交互表面可检测导电 物体接触或靠近该或每个感测电极上方的非导电材料的侧表面的时间，并且基于导电物体和 感测点之间的距离变化和/或导电物体和该或每个感测电极之间的重叠变化，可额外地检测导 电物体沿着单个路径围绕着侧表面的位置，和/或移动方向和/或移动量。这样，静态旋钮可在 控制元件未旋转的情况下复制机械旋钮的功能。任选地，静态旋钮控制元件可包括第二触摸交互表面。第二触摸交互表面可为或包括顶表面的至少一部分。顶表面可为大体平坦的或弯 曲的。第二触摸交互表面可配置成提供触摸按钮和/或触控板功能，如上文所描述。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于交通工具内部的控制系统，该控制系统包括用 户与之交互的控制元件。控制元件可包括感测电极和非导电材料，该感测电极配置成提供一 个或多个电气信号，该非导电材料设置于感测电极之上或上方。感测电极可由导电塑料形成或可包括导电塑料。非导电材料可由非导电塑料形成或可包括非导电塑料。非导电材料可为 或包括控制元件的外层、顶层或表层。感测电极或控制元件可配置成可连接至连接电路板， 该连接电路板包括一个或多个感测点以用于测量一个或多个电气信号。一个或多个电气信号 可响应于感测电极和连接电路板的一个或多个感测点的至少一者之间的电容变化而提供，该电容变化源于施加至感测电极的压力或力，该压力或力改变了感测电极和连接电路板上的一 个或多个感测点的至少一者之间的距离。控制系统可连接至交通工具的电子控制单元(ECU) 以用于响应于与控制元件的用户交互而控制一种或多种用户可控制交通工具功能。控制系统 可包括连接电路板以用于将感测电极安装到连接电路板上或安装至连接电路板。连接板可包 括一个或多个感测点以用于测量一个或多个电气信号。

第三方面的控制元件为用于汽车应用的塑料类机械变形或压力传感器。该系统向汽车应 用提供了一种用于人体工学和三维(3D)成型压敏用户界面的解决方案，该用户界面可易于 制造并且以低成本进行组装，如参考第一方面所描述。

连接电路板上的该或每个感测点可为或包括电极。该或每个电极可为或包括金属或金属 合金垫，或导电塑料或聚合物垫。连接电路板上的每个电极可面向感测电极的不同部分。感 测电极的每个部分可与连接电路板上的相应电极以电容方式进行交互，或反之亦然。

一个或多个感测点可包括面向感测电极的第一部分的第一电极或第一感测点。第一电极/ 感测点可处于连接电路板的第一侧上。感测电极可包括第一部分，该第一部分配置成接触连 接电路板。感测电极的第一部分可接触连接电路板的第一电极/感测点。任选地或优选地，连 接电路板的第一电极/感测点可为接地或参考点。

在第二电极/感测点所测量的电容可经由第二部分通过与第一电极/感测点的可变交互进 行更改，该第二部分电气地连接至第一电极/感测点。第一部分可配置成在静止位置将第二部 分与连接板上的第二电极/感测点分开第一距离。第二部分可为或包括延伸朝向连接电路板的 一个或多个突出部。

一个或多个感测点可包括面向感测电极的第二部分的第二电极/感测点。第二电极/感测点 可处于连接电路板的第一侧上。感测电极可响应于施加至感测电极的压力或力而从静止位置 (其中感测电极的第二部分安置于距连接电路板的第二电极/感测点的第一距离处)可移动和 /或可变形至第一致动位置(其中感测电极的第二部分安置于距连接电路板的第二电极/感测点 的第二距离处)。第二距离不同于第一距离。

在静止位置，第二部分可与第二电极/感测点分开第一距离。感测电极可配置成使得第二 部分响应于所施加压力或力而朝向或远离第二电极/感测点移动和/或变形。第二距离可小于第一距离，并且等于或大于零。因此，力或压力可使第二部分移动或变形成接触第二电极/感测 点。

感测电极可配置成响应于所施加压力或力通过枢转和/或变形而在静止位置和第一致动 位置之间移动。

第二部分可配置成响应于施加至第二部分的压力或力而相对于第一部分朝向第二电极/ 感测点或第一致动位置变形。这样，静止位置和第一致动位置之间的移动可源于第二部分的 变形。

感测电极可配置成响应于施加至感测电极的压力或力而绕着/围绕着第一部分在静止位 置和第一致动位置之间枢转/旋转。任选地或优选地，第二部分可配置成响应于施加至第一部 分的压力或力而相对于第一部分例如朝向第一致动位置至少部分地变形/弯曲/移动。这样，静止位置和第一致动位置之间的移动可源于枢转和任选局部变形。

感测电极可包括第三部分。一个或多个感测点可包括面向第三部分的第三电极/感测点。 感测电极可响应于施加至感测电极的压力或力而从静止位置(其中感测电极的第三部分安置于距连接电路板的第三电极/感测点的第三距离处)可移动和/或可变形至第二致动位置(其中 感测电极的第三部分安置于距连接电路板的第三电极/感测点的第四距离处)。第四距离可不 同于第三距离。

在静止位置，第三部分可与第三电极/感测点分开第三距离。感测电极可配置成使得第三 部分响应于所施加压力或力而朝向或远离第三电极/感测点移动和/或变形。第四距离可小于第三距离，并且等于或大于零。因此，力或压力可使第三部分移动或变形成接触第三电极。在 静止位置，第一部分可配置成使第三部分与第三电极/感测点分开第三距离。

感测电极可配置成响应于所施加压力或力通过枢转和/或变形而在静止位置和第二致动 位置之间移动。感测电极可配置成绕着/围绕着第一部分在静止位置和第二致动位置之间枢转 /旋转。任选地或优选地，第三部分可配置成响应于施加至第三部分的压力或力而相对于第一 部分例如朝向第二致动位置至少部分地变形/弯曲/移动。这样，静止位置和第二致动位置之间 的移动可源于枢转和任选局部变形。

控制元件可包括柄部部分以用于用户握持、抓持和/或操纵以施加力/压力来使感测电极移 动/变形。柄部部分可为或包括突出部或延伸部以用于用户抓持、推、拉和/或提升来使感测电 极移动和/或变形。柄部部分可延伸远离感测电极和/或连接电路板。感测电极可包括延伸至柄 部部分中的力传递部分。力传递部分可将力或压力传递至感测电极的第一部分和/或第三部 分。例如，力传递部分可为或包括突出部或延伸部，该突出部或延伸部提供杠杆作用例如以 响应于施加至该延伸部的力或压力而使感测电极绕着/围绕着第二部分枢转和/或变形。

感测电极可配置成在单个平面或多个不同平面上绕着第一部分枢转或旋转。该或每个枢 转平面可大体正交或垂直于连接电路板的平面。感测电极可配置成在大体正交于连接板的平 面的第一平面上在静止位置和第一致动位置之间枢转/旋转，并且在与第一平面大体相同的平 面上在静止位置和第二致动位置之间枢转/旋转。另选地，感测电极可配置成在大体正交于连接板的平面的第二平面上在静止位置和第二致动位置之间枢转/旋转，该第二平面不同于第一 平面。例如，第二平面可相对于第一平面(相对于正交于连接电路板的轴线)为0度和180 度之间的方位角。

第三电极/感测点可处于连接电路板的与第二电极/感测点相同的侧部(第一侧)上。在这 种情况下，第二部分和第三部分可布置于连接电路板的相同侧部上。此外，在感测电极在相 同平面上在静止位置和第一致动位置/第二致动位置之间枢转的情况下，第二部分和第三部分可布置于第一部分的任一侧部上。例如，第二部分和第三部分可布置于第一部分的相对侧部 上，和/或可绕着第一部分的位置对称地布置。

另选地，第三电极/感测点可处于连接电路板的与第一电极/感测点和/或第二电极/感测点 相对的侧部(第二侧)上。在这种情况下，第二部分和第三部分可布置于连接电路板的任一侧部上。此外，在感测电极在相同平面上在静止位置和第一致动位置/第二致动位置之间枢转 的情况下，第二部分和第三部分可布置于第一部分的相同侧部上。

感测电极可包括第四部分或挤出部分，该第四部分或挤出部分配置成在连接电路板的与 第一部分相对的侧部(第二侧)处接触连接电路板。这样，感测电极可配置成将连接电路板抓持和/或摩擦地接合于第一部分和第四部分之间。例如，感测电极可包括狭槽以用于接纳一 部分的连接电路板，并且第一部分和第四部分可位于狭槽的相对壁/侧部上以在组装时接触和 摩擦地接合连接电路板的两个侧部。第二部分和第三部分可位于狭槽的相同或相对壁上。

第四部分可为或包括延伸朝向电路板的一个或多个突出部，使得感测电极可绕着/围绕着 第一部分和第四部分在静止位置和第一致动位置/第二致动位置之间枢转/旋转。

非导电塑料材料可为大体柔性的/可变形的和弹性的。任选地，导电塑料材料还可为大体 柔性的/可变形的和弹性的。感测电极可配置成当压力或力经由非导电塑料材料和/或导电塑料材料的弹性而移除时返回至静止位置。

控制元件可配置成基于一个或多个电气信号而检测以下项的一者或多者：感测电极相对 于连接电路板(其上的该或每个感测点)的移动/变形、移动/变形的方向，和/或移动/变形的 量。控制元件可成形并配置成提供按压按钮功能、推/拉触发器或开关功能，或拨动开关。

下述特征适用于本发明的第一方面、第二方面和/或第三方面的任一者的控制系统。

控制系统还可包括测量模块，该测量模块配置成测量一个或多个感测点处的一个或多个 电气信号。测量模块还可配置成基于一个或多个电气信号而检测与控制元件的用户交互。在 第一方面或第二方面，测量模块可配置成基于一个或多个电气信号而检测以下项的一者或多者：用户/操作者的接触或触摸、接触/触摸位置，所述导电物体相对于一个或多个感测点在非 导电塑料材料的表面上/横穿该表面的移动速度和/或移动方向和/或移动量。在第一方面或第 三方面，测量模块可配置成基于一个或多个电气信号而检测以下项的一者或多者：感测电极 相对于连接电路板上的该或每个感测点的移动/变形、移动/变形的方向，和/或移动/变形的量。

一个或多个感测点可经由连接电路板上的一个或多个导电轨或迹线而连接或可连接至测 量模块。导电轨可为或包括金属或金属合金，或导电塑料或聚合物。导电轨可印刷和/或沉积 于连接电路板之中或之上，如本领域中已知。测量模块可配置成例如单个地、顺序地测量该或每个感测点处的电容变化，和/或同时测量所有感测点处的电容变化。

测量模块可包括具有用于测量电容变化的一个或多个感测或输入通道的电容感测芯片， 诸如电容感测微处理器或微控制器。电容感测芯片可配置成例如基于一个或多个电气信号而 测量每个感测点处的电容变化，该每个感测点连接至其输入引脚。电容测量结果可任选地为基于频率的测量结果。在第一方面或第二方面，电容测量结果可基于感测电极的自电容。在 第一方面或第三方面，电容测量结果可基于由连接电路板上的感测点与感测电极的交互所引 起的电容变化；例如该感测电极可经由感测点的一者或多者(例如，第一感测点)和导电轨而连接至参考或接地点并且可与连接板上的另一感测点(例如，第二感测点)以电容方式进 行交互，或反之亦然。

测量模块还可包括处理单元或芯片，该处理单元或芯片配置成从电容感测芯片接收测量 数据以用于基于该测量数据而检测或确定与控制元件的用户交互。处理单元或芯片可与电容 感测芯片进行数据通信。处理单元可配置成存储、处理和/或分析测量数据。处理单元可为或 包括一个或多个处理器和存储软件和/或程序指令的一个或多个存储器，该软件和/或程序指令 当在一个或多个处理器上执行或运行时引起处理单元处理和/或分析测量数据以检测或确定 用户交互。另选地或额外地，处理单元可与运行软件的远程计算装置进行通信以接收、处理、 存储和/或分析该处理单元的测量数据。处理单元可为或包括微控制器或微处理器芯片。

测量模块可连接至交通工具的ECU。测量模块可与ECU进行数据通信，例如利用汽车 ECU所用的特定类型的协议。测量模块还可配置成向ECU提供与所述检测用户交互相关联 的一个或多个控制信号。ECU然后可能够基于响应于与控制元件的用户交互所生成的控制信 号而控制交通工具的一种或多种功能。

连接电路板可为大体平坦的和刚性的。另选地，连接电路板可为大体弯曲的和/或柔性的。 测量模块可直接地安装或可安装于连接电路板上或安装至连接电路板。另选地，测量模块可 与连接电路板分开并且可经由一个或多个柔性互连件电气地连接至连接电路板上的一个或多 个导电轨。任选地或优选地，柔性互连件可为或包括一个或多个印刷电路板、柔性印刷电路 板、线材和/或缆线。

该或每个感测电极和非导电塑料材料可通过模制工艺(任选地或优选地，注射模制工艺) 而形成。非导电塑料材料可过模制于该或每个感测电极上。导电塑料可为或包括以下项的任 一者：导电热塑性聚氨酯(TPU)、导电热塑性弹性体(TPE)或导电丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。 非导电材料可为或包括以下项的任一者：非导电TPU、非导电TPE或非导电ABS。非导电塑 料材料可为大体柔性的、弹性的和/或可变形的。感测电极的导电塑料可为大体刚性的或柔性 地/可变形的。

连接电路板还可包括一个或多个发光装置，并且控制元件还可包括一个或多个大体透明 (或至少部分透明)塑料光导部分，一个或多个大体透明塑料光导部分延伸通过感测电极的 至少一部分以将从一个或多个发光装置所发出的光引导通过感测电极。在存在多个感测电极 的情况下，任何数量的感测电极可包括延伸穿过其的光导部分以引导一个或多个发光装置的光。该或每个发光装置可连接至测量模块，并且可由测量模块进行操作。发光装置可响应于 所检测用户交互和/或响应于从ECU所接收的一个或多个信号(例如，在交通工具启动时或 当交通工具前灯激活时所接收的接通信号)而进行操作。该或每个发光装置可为或包括发光 二极管。一个或多个光导部分可通过模制工艺(任选地或优选地，注射模制工艺)而形成。 非导电塑料材料可过模制于感测电极和一个或多个光导部分上。

控制系统还可包括与测量模块通信的触觉反馈模块。测量模块可配置成响应于用户交互 的检测而控制触觉反馈模块例如进行激活。触觉反馈模块可为或包括安装于连接电路板上或 安装至连接电路板的振动电机。

控制系统可包括多个所述控制元件。每个控制元件可安装于相同电路板上或可安装至相 同电路板，并且可连接至相同测量模块。

第一方面至第三方面的任一者的控制系统可集成于交通工具内部的几乎任何部件中，包 括但不限于：门把手；门内饰板；仪表盘元件；中央控制台；扶手；头枕、方向盘；或座椅 元件。

在第一方面或第二方面的控制元件集成于交通工具的方向盘中的情况下，该或每个感测 电极可配置成在其中驾驶员抓持或保持方向盘的区域中包裹方向盘柄部以提供手指位置追踪 功能性，检测挤压或抓持压力，检测手定位和手是否脱开方向盘或处于方向盘上。感测电极可包括空间上分布于方向盘柄部周围的多个感测电极部分。每个感测电极部分可具有单独感 测点，该单独感测点配置成响应于操作者的触摸(诸如不同手指或手指的不同部分的触摸) 而提供电气信号。电极部分可以对应于预期手指位置的图案或组进行分布。手指的部分可为 或包括该手指的近端、中间或远端指骨。这样，触摸的位置或附近和/或手指移动可根据由每 个感测电极部分所提供的电气信号进行确定，该电气信号可指示接触/触摸区域以及手指或手 作用于方向盘上的压力两者。

控制系统可包括非导电塑料本体或壳体以用于将所述控制元件的一者或多者支撑于控制 区域中。该本体或壳体可限定部分的交通工具内部。该或每个控制元件的非导电塑料材料可 例如作为外层设置于控制区域上方/周围。该或每个控制元件的非导电塑料材料可为一体件材料，该一体件材料作为外层设置于控制区域和至少部分的本体上方/周围。塑料本体或壳体可 为或包括交通工具内部的下述部件的一者的至少一部分：门把手；门内饰板；仪表盘元件； 中央控制台；扶手；头枕、方向盘；或座椅元件。

根据本发明的第四方面，提供了一种交通工具，该交通工具包括根据第一方面和/或第二 方面的一个或多个控制系统。该交通工具可为汽车。该交通工具可包括电子控制模块(ECU) 以用于控制一种或多种用户可控制交通工具功能。该交通工具还可包括一个或多个用户可控 制子系统，该一个或多个用户可控制子系统包括以下项的一者或多者：电动窗户、机动座椅、中控锁、音频系统、娱乐系统、导航系统、气候控制系统、巡航控制系统和照明系统。根据 第一方面、第二方面和/或第三方面的一个或多个控制系统可连接至ECU以响应于与该或每 个控制元件的用户交互而控制一种或多种交通工具功能。

根据本发明的第五方面，提供了一种制造根据第一方面或第二方面的控制系统的方法。 该方法可包括模制导电塑料感测电极。该方法还可包括将非导电塑料材料模制于感测电极之 上或上方。该方法还可包括提供连接电路板，该连接电路板配置成在一个或多个感测点处电气地连接至感测电极以用于测量一个或多个电气信号并且借助于摩擦接合将感测电极固定于 连接电路板上或固定至连接电路板。该方法可包括将感测电极安置于连接电路板上的安装位 置，使得其借助于摩擦接合进行固定并且在一个或多个感测点处电气地连接至连接电路板。

安置感测电极可包括使感测电极的一个或多个固定部分接合或摩擦地接合连接电路板的 或其上的一个或多个对应固定部分以借助于摩擦接合将感测电极固定至连接电路板。安置可 包括使连接电路板的或其上的一个或多个电气连接器接合感测电极的一个或多个对应接触部分以在一个或多个感测点处将感测电极电气地连接至连接电路板。一个或多个电气连接器可 配置成机械地接触感测电极的一个或多个接触部分。接合可包括使连接电路板的或其上的一 个或多个电气连接器机械地接合感测电极的一个或多个对应接触部分。一个或多个电气连接 器可为或包括一个或多个固定元件的至少一些。安置感测电极可包括使连接电路板/其上的一 个或多个电气连接器摩擦地接合感测电极的一个或多个对应接触部分以在一个或多个感测点 处将感测电极电气地连接并固定至连接电路板。

根据本发明的第六方面，提供了一种制造根据第一方面或第三方面的控制系统的方法。 该方法可包括模制导电塑料感测电极。该方法还可包括将非导电塑料材料模制于感测电极之 上或上方。该方法还可包括提供连接电路板，该连接电路板包括一个或多个感测点以用于测量一个或多个电气信号。该方法可包括将感测电极安置于连接电路板上的安装位置，使得其 在一个或多个感测点处电气地连接至连接电路板。

安置感测电极可包括将感测电极安置于连接电路板的边缘周围以抓持和/或摩擦地接合 连接电路板。安置感测电极可包括将连接电路板的一部分插入感测电极的狭槽中使得感测电 极将连接电路板抓持和/或摩擦地接合于该狭槽的相对壁之间。感测电极可抓持和/或摩擦地接 合连接电路板的两个侧部。

在本发明的多个单独方面和实施例的上下文中所描述的特征可一起使用，和/或可为可互 换的。类似地，在特征为简明起见描述于单个实施例的上下文中的情况下，这些特征还可单 独地或以任何适当子组合方式来提供。结合系统所描述的特征可具有相对于方法可限定的对 应特征，反之亦然，并且特别地设想出这些实施例。

附图说明

为了能够很好理解地本发明，多个实施例现将参考附图通过仅示例的方式进行讨论，其 中：

图1a根据本发明的多个实施例示出了包括多个控制元件的示例控制系统；

图1b示出了图1a的控制系统，其中感测电极为可视的；

图2示出了图1a的控制系统的分解图；

图3a至图3i根据本发明的多个实施例示出了与控制元件的用户交互的示例；

图4根据本发明的一个实施例示出了将触摸感测控制元件的感测电极连接至连接电路板 的手段；

图5a至图5c根据本发明的一个实施例示出了示例机械压力/力感测控制元件的剖视图；

图6a至图6c根据本发明的一个实施例示出了另一示例机械压力/力感测控制元件；

图7根据本发明的一个实施例示出了另一示例机械压力/力感测控制元件；

图8根据本发明的一个实施例示出了另一示例机械压力/力感测控制元件；

图9示出了其中可集成根据本发明的控制系统的交通工具内部的示例区域；

图10示出了包括集成于交通工具座椅中的图7的控制元件的控制系统；

图11a根据本发明的多个实施例示出了包括多个控制元件的另一示例控制系统；

图11b示出了图11a的控制系统的分解图；

图12根据本发明的多个实施例示出了包括多个控制元件的用于门把手区域的示例控制 系统的分解图；

图13根据本发明的一个实施例示出了包括触摸感测控制元件的用于方向盘的示例控制 系统；

图14示出了包括发光装置的示例控制元件；和

图15示出了利用本发明的控制系统来控制交通工具功能的示例方法。

应当注意，这些图为示意性的，并且可未按比例绘制。为附图的清晰性和简便性起见， 这些图的部件的相对尺寸和比例可已示出尺寸放大或减小。相同附图标记一般用于指代修改 和/或不同实施例中的对应或类似特征。

具体实施方式

本发明的多个方面和实施例涉及用于具有塑料类控制元件(诸如按钮、开关和触控板) 的交通工具内部的控制系统(即，用户界面装置)，该控制系统提供了常规电容触摸和机电致 动技术的功能性但具有显著简化的构造，该构造极大地简化了制造和组装并降低了制造和组 装的成本。

控制元件包括由非导电塑料材料/层所覆盖的导电塑料感测电极，用户通过触摸或施加力 或压力可与该非导电塑料材料/层进行交互以使下方感测电极移动和/或变形。感测电极可形成分立感测电极的网络，这些分立感测电极通过非导电塑料顶层进行结合、支撑并电气隔离以 形成完整无缝组件。塑料感测电极和非导电塑料材料可以特定三维(3D)形状(横截面、轮 廓和/或表面外形)进行模制和/或形成，和/或可布置成提供具有宽广范围的用户交互功能性 的控制元件。特别地，导电塑料感测电极可以特定3D形状进行设计并形成；该特定3D形状对于触摸感测应用而言允许任何两个给定点之间的电阻为可区分的并且以常规金属电极配对 物不可实现的方式进行定制，并且对于压力感测应用而言允许控制元件表现出某些预期机械 性质(诸如响应于所施加力或压力而为可移动的、柔性的和/或可变形的)以扩展控制界面技 术的功能性。

图1示出了用于交通工具内部的示例控制系统1000，控制系统1000包括多个第一类型 的控制元件100和第二类型的控制元件200，这些控制元件适于用户或操作者(诸如驾驶员 或乘客)与之交互以控制一种或多种交通工具功能。控制元件100、200包括一个或多个导电 塑料感测电极10和非导电塑料材料20，一个或多个导电塑料感测电极10配置成响应于与控 制元件100、200的用户交互而提供一个或多个电气信号，非导电塑料材料20设置于该或每 个导电塑料感测电极10之上或上方。非导电塑料材料20提供为用户或操作员与之交互的控 制元件100、200的外层、顶层或表层(尽管非导电材料(诸如织物、涂料、油漆、彩色塑料) 的一个或多个额外层可设置于塑料顶层20之上或上方，但前提是它们不影响控制元件100、 200的功能性)。图1a示出了具有以塑料顶层20覆盖的控制元件100、200的系统1000，并 且图1b示出了不具有顶层20的系统1000以示出控制元件100、200的下层感测电极10。

图2示出了控制系统1000的分解图。控制系统1000还包括测量模块300和连接电路板 400，测量模块300用于测量由每个控制元件100、200的一个或多个感测电极10所提供的一 个或多个电气信号，连接电路板400用于将感测电极10安装于测量模块300上/安装至测量 模块300并且将感测电极10连接至测量模块300。测量模块300通过连接电路板400上的导 电轨或迹线410而连接至感测电极10。测量模块300可安装于连接电路板400上/安装至连接 电路板400，或可与连接电路板400分开并且经由柔性互连件310(诸如图2所示的USB型 缆线)连接至连接电路板400。

测量模块300可连接至交通工具(未示出)的电子控制单元(ECU)，配置成基于所测量 电气信号而确定与控制元件100、200的一次或多次用户交互并且配置成生成/提供与所检测 用户交互相关联的用于ECU的一个或多个控制信号。ECU然后可能够基于响应于与控制元 件100、200的用户交互所生成的控制信号而控制交通工具的一种或多种功能。

第一类型的控制元件100为或包括电容触摸传感器，该电容触摸传感器配置成响应于接 触或靠近塑料顶层20的表面的导电物体500(诸如用户的手指或拇指)而提供一个或多个电 气信号，使得电容触摸传感器与下层感测电极10以电容方式进行交互。第二类型的控制元件 200为或包括机械压力传感器，该机械压力传感器配置成响应于施加于控制元件200上/施加 至控制元件200的压力或力而提供一个或多个电气信号，该压力或力使感测电极10相对于连 接电路板400移动和/或变形。在这种情况下，感测电极10的移动和/或变形改变了感测电极 10和感测电极10之下或与之相邻的连接电路板400之间的电容交互，如下文将更详细地解 释。因此，与压力感测控制元件200交互的物体500可为导电的或非导电的(例如，用户或 操作者可操作控制元件200而不考虑他/她是否穿戴手套)。两种类型的控制元件100、200的 操作将在下文参考图4至图7更详细地描述。

感测电极10和非导电塑料顶层20可通过注射模制工艺而形成。塑料顶层20可过模制于 感测电极10上。感测电极10可为或包括以下项的任一者：导电热塑性聚氨酯(TPU)、导电 热塑性弹性体(TPE)或导电丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。塑料顶层20可为或包括以下项的任一者：非导电TPU、非导电TPE或非导电ABS。对于其中不需要感测电极10的移动和/ 或变形的触摸感测控制元件100，非导电塑料材料20和感测电极10的导电塑料可为大体刚 性的。然而，非导电塑料材料20可替代地为大体柔性的、弹性的和/或可变形的，以提供某 些触觉性质。对于机械压力感测控制元件200，非导电塑料材料20为大体柔性的、弹性的和 /或可变形的，以允许下层感测电极10移动和/或变形。感测电极10的导电塑料可为大体刚性的和/或至少部分地可变形的。因此，在包括两种类型的控制元件100、200的系统1000中，顶层20为大体柔性的、弹性的和/或可变形的。应当理解，感测电极10可以大体刚性材料形成，但可配置成由于其形状而至少部分地表现出可变形性/柔性。在任何情况下，感测电极10 的导电塑料相比于塑料顶层20应为更刚性的。

控制元件100、200可配置成提供一定范围的不同用户交互功能性。例如，图1a、图1b 和图2所示的控制系统1000包括机械压力感测控制元件200以及多种电容触摸感测控制元件 100，电容触摸感测控制元件100配置为触摸按钮100a、滑块条100b和静态旋钮100c，机械 压力感测控制元件200配置为推拉开关或触发器200a和按压按钮200b。这些控制元件100、 200的操作将在下文更详细地描述。

控制元件100、200可检测的不同类型的用户交互或手势的示例示于图3a至图3i中，其 中用户手指/拇指500所施加力的移动和方向由箭头来指示。图3a示出了与触摸感测控制元 件100a和压力感测控制元件200b的用户交互，触摸感测控制元件100a配置为触摸按钮，压 力感测控制元件200b配置为按压按钮。触摸按钮控制元件100a配置成检测用户的手指/拇指 500接触或靠近塑料顶层20的表面的时间，塑料顶层20覆盖该或每个感测电极10。按压按 钮控制元件200b配置成检测用户施加力或压力的时间，该力或压力使感测电极10在单个方 向上(在这种情况下，与所施加力/压力相同的方向)移动和/或变形(即，致动)。按压手势 使感测电极10从静止位置移动/变形至致动位置。触摸或按压按钮控制元件100a、200b可用 于以简单“触摸”和/或“触摸并保持”手势来控制某些交通工具功能。适合交通工具功能包括但不限于：内部照明控制、雨刮器控制、档位选择、引擎盖释放和控制打开/关闭功能(例如， 车道偏离警示、警示灯、尾门打开/关闭、引擎启动/停止、加热功能打开/关闭、语音控制和 电话控制选择、多媒体控制、巡航控制、速度限制器等)。例如，某些交通工具功能可通过“触摸打开”和“触摸关闭”进行打开/关闭控制，具有关闭状态和打开状态之间的独立中间设置范围 的某些交通工具功能可通过循环通过每个中间设置的重复触摸进行控制，并且具有可变和/连 续设置范围的某些交通工具功能可利用“触摸并保持”手势进行控制。

图3b示出了与触摸感测控制元件100b的用户交互，触摸感测控制元件100b配置为滑块 条。滑块条控制元件100b配置成检测用户的手指/拇指500主要沿着单个路径(由滑块条的 形状和几何形状所限定)在顶层20的表面上/横穿该表面的接触/靠近、接触位置、移动方向 和/或移动量。路径可为大体线性的(如所示)，或弯曲的(未示出)。这样，滑块条控制元件 100b可检测在某些方向上的移动和滑动手指/拇指手势，并且可用于以“上滑”和“下滑”(或左 滑和右滑等)以及简单触摸和/或触摸并保持手势来控制具有可变和/或连续设置范围的某些交 通工具功能。在所示示例中，滑块条100b具有大体细长触摸交互顶表面20t，然而，应当理 解，其它形状和配置为可能的，例如如图8的控制元件200h所示。

图3c示出了与触摸感测控制元件100c的用户交互，触摸感测控制元件100c配置为静态 旋钮。静态旋钮控制元件100c具有凸起3D结构(具有弯曲侧部或侧表面20s)，该凸起3D 结构提供与滑块条100b类似的功能。静态旋钮控制元件100c配置成检测用户的手指/拇指500 主要沿着单个路径(由静态旋钮的形状和几何形状所限定)在侧表面20s周围的接触/靠近、 接触位置、移动方向和/或移动量。这样，静态旋钮可检测旋转或扭转交互/手势，并且在控制 元件100c未旋转的情况下可复制机械旋钮的功能性。滑块条100b和静态旋钮100c的适合交 通工具功能包括但不限于：音频/多媒体控制(例如，音量控制、系统导航)、内部照明、加 热功能、气候控制(例如，鼓风机速度和温度调整)、仪表板控制、信息娱乐系统导航(例如， 显示于交通工具内部的滚动列表/选项，等等)、驾驶模式选择、雨刮器操作等。

图3d示出了与触摸感测控制元件100d的用户交互，触摸感测控制元件100d配置为触控 板。触控板控制元件100d具有延伸触摸交互顶表面20t，并且配置成检测用户的手指/拇指500 沿着多个路径和/或方向(其可为线性的、弯曲的或圆形的路径)在顶层20的表面上/横穿该 表面的接触/靠近、接触位置、移动方向和/或移动量。这样，触控板控制元件100d可检测在 横穿延伸区域(由其顶表面20t所限定)的多个方向上的移动和滑动手指/拇指手势，并且可 用于例如以上滑、下滑、左滑、右滑、顺时针滑和/或逆时针滑以及简单触摸和/或触摸并保持 手势来控制具有可变和/或连续设置范围的某些交通工具功能。适合交通工具功能包括但不限 于镜子调整控制、驾驶员和乘客座椅位置、功能选择确认、仪表板控制、信息娱乐系统导航、 音频控制、多媒体控制，等等。静态旋钮控制元件100c还可配置有顶表面20t上的触控板功 能(参考图4更详细地描述)。

图3e和图3f示出了与机械压力感测控制元件200a、200c的用户交互，机械压力感测控 制元件200a、200c配置为推拉开关或触发器。推拉控制元件200a、200c配置成检测施加至 控制元件200a、200c的力或压力，该力或压力使感测电极10在至少两个方向上(如所示) 移动和/或变形(即，致动)。在这种情况下，不同的推和拉手势使感测元件10从静止位置移 动/变形至第一和第二致动位置。推拉控制元件200a、200c配置成检测感测电极的移动/变形、 移动/变形的方向，和/或移动/变形的量。模拟而非数字。控制元件200a、200c均以相同方式 操作，但配置成响应所施加力/压力的不同方向或推/拉手势的类型。图3e的推拉控制元件200a 配置成响应于大体向下和向上推/拉手势或力而致动，然而图3f的控制元件200c配置成响应 于大体横向推/拉手势或力而致动。特别地，所示的示例控制元件200a、200c包括柄部部分 210a、210c以用于用户握持、抓持和/或操纵以施加力/压力来使感测电极移动/变形。柄部部分210a、210c根据期望推/拉手势而成形和配置，如所示和本领域所已知。适合交通工具功 能包括但不限于：窗户上/下控制、驾驶员和乘客座椅位置调整、门锁定/解锁、儿童安全锁定 /解锁、照明控制、尾门打开/关闭、仪表板控制、信息娱乐系统导航、音频控制、多媒体控制、 驾驶模式选择、档位选择、引擎盖释放，等等。

图3g示出了与另一按压按钮控制元件200d的用户交互。图3h示出了与类似推拉控制元 件200e的用户交互，类似推拉控制元件200e集成于方向盘600中以响应于用户施加各种力/ 压力同时抓持方向盘600(并且无需将他/她的手脱开方向盘600)而致动，如所示。

图3i示出了与集成于方向盘600中的触摸感测和机械压力感测控制元件100e、200e的 用户交互(同时抓持或握持方向盘600)的示例。在这种情况下，方向盘600包括一个或多 个触摸感测控制元件100e，一个或多个触摸感测控制元件100e可检测用户握持方向盘的时 间，即，手扶握/脱开检测、抓持强度检测、手指追踪和/或手位置，如将参考图13更详细地 描述。方向盘600之中/之上的控制元件100e的特定区域上的挤压手势和/或轻击或双击手势 可用于提供基本功能性，包括但不限于：音量控制、多媒体控制、窗户控制等。驾驶员的挤 压强度还可用于出于改善驾驶安全而监测疲倦和/或困倦的模式。

控制系统1000特别地配置成易于制造并且以低成本进行组装。导电塑料感测电极10和 非导电塑料顶层可通过注射模制而形成。特别地，控制元件100、200的感测电极10借助于 机械接触或接合而可电气连接至连接电路板400，从而消除对于钎焊接头、线材结合和/或其 它形式的永久电气连接的需求。这意味着，为组装系统1000，感测电极10可简单地定位、 推动和/或滑动至连接电路板400上的合适位置以提供至连接电路板400的电气连接。此外， 连接电路板400配置成借助于摩擦接合将触摸感测控制元件100的感测电极10固定至连接电 路板400。这样，对于系统1000的其余组装步骤和在使用期间(一旦安装至交通工具)，将 触摸感测控制元件100的感测电极10定位、推动和/或滑动至合适位置来实现机械电气连接 还引起连接电路板400与感测电极10摩擦接合以将它/它们固定并保持于合适位置(和因此 维持该机械电气连接)。

图4示出了电容触摸感测控制元件100c，电容触摸感测控制元件100c不具有塑料顶层 20以更详细地示出其操作和组装。每个感测电极10在与相应感测电极10相关联的一个或多 个感测点430处电气地连接至连接电路板400以用于测量一个或多个电气信号。感测点430 经由导电轨410连接至测量模块300。在感测电极10与一个以上的感测点430相关联的情况 下，每个感测点430可与感测电极10的不同部分相关联，并且响应于与控制元件100的用户 交互而将单独电气信号提供至测量模块300。

每个感测电极10通过电气连接器420电气地连接至感测点430，电气连接器420配置成 机械地接触感测电极10。因此，感测点430可包括电气连接器420。电气连接器420包括大 体刚性配对部分421，诸如金属引脚/突出部，大体刚性配对部分421配置成机械地接触、穿 透感测电极10的对应接触部分11和/或使之变形。任选地，配对部分421可偏置朝向接触部分11，例如电气连接器420可为具有弹簧加载配对部分421的弹簧针(pogo pin)连接器。电气连接器430还配置成摩擦地接合感测电极10以将其固定至连接电路板400。在所示示例中，这通过凸凹连接来提供。电气连接器420为或包括从连接电路板400突出的突出部，并且接触部分11包括开口或凹陷部，该开口或凹陷部配置成接纳并摩擦地接合电气连接器420 并形成机械电气连接。利用电气连接器420来提供摩擦接合为一种将感测电极10固定并连接 至连接电路板400的简便和可靠方式。然而，应当理解，可使用其它配对/接触配置。例如， 配对部分421可为或包括开口或凹陷部，并且接触部分11可为或包括突出部，该突出部配置 成机械地接触并摩擦地接合该凹陷部/开口。另选地或额外地，单独固定元件可用于摩擦地接 合感测电极10，例如连接电路板400可包括凸状固定元件，该凸状固定元件摩擦地接合感测电极10的对应凹状固定部分，或反之亦然。

触摸感测控制元件100的操作原理如下。一个或多个电气信号响应于感测电极10的电容 变化而提供，该电容变化由靠近或接触覆盖感测电极10的非导电塑料顶层20的导电物体500 (诸如用户的手指或拇指)而引起。导电物体500与下层感测电极10以电容方式交互。这种 交互改变了感测电极10的自电容，该自电容可由测量模块300在一个或多个感测点430处进 行测量。感测电极10的自电容的所测量变化与导电物体和感测电极10之间的重叠区域成正 比，并且与它们之间的距离成反比。此外，感测电极10的导电塑料具有较高电阻率(通常在 大致1x10²至1x10⁶Ohm·cm的范围内)，使得个体感测点430处的所测量电容变化随着导电物 体的位置和个体感测点430之间的距离而改变。上述性质允许触摸感测控制元件100检测导 电物体相对于一个或多个感测点430在塑料顶层20的表面上/横穿该表面的接触/靠近、接触 位置，以及移动方向和/或移动量。

图4所示的示例静态旋钮控制元件100c包括八个感测电极10，这些感测电极10在一个 或多个方向上互锁/互相交叉以形成具有顶表面20t和侧表面20s的凸起3D结构。标记为10t 的四个感测电极互锁/互相交叉以构成顶表面20t和部分的侧表面20s，而标记为10s的其余四 个感测电极构成剩余部分的侧表面20s。随着用户将其手指/拇指围绕着覆盖侧表面20s的塑 料顶层20(未示出)移动或滑动，该手指/拇指顺序地且以连续可变的量重叠每个感测电极 10t、10s，从而提供独特的一组电气信号，该独特的一组电气信号可由测量模块300在感测点430处进行测量并且可用于确定围绕着侧表面20s的接触位置、移动方向和/或移动量。图4所示的控制元件100c的顶表面20t提供了触控板功能。类似地，随着用户将其手指/拇指以 线性或圆形移动方式在覆盖顶表面20s的塑料顶层20(未示出)上/横穿其移动或滑动，该手 指/拇指以连续可变的量重叠每个不同感测电极10t，从而提供独特的一组电气信号，该独特 的一组电气信号可由测量模块300在感测点430处进行测量并且可用于在确定顶表面20s之 上/上方的接触位置、移动方向和/或移动量。

上文所描述操作原理还可适用于滑块条控制元件100b。在滑块条控制元件100b包括单 个感测电极10(如图2所示)的情况下，在顶层20的表面之上/上方的接触位置、移动方向 和/或移动量可通过测量模块300经由个体感测点10处的所测量自电容与手指/拇指距个体感 测点10的距离的依赖关系进行确定。

图5a至图5c示出了示例推拉控制元件200a的剖视图，以示出其操作。感测电极10包 括第一部分12a、第二部分12b和第三部分12c。每个部分12a、12b、12c与连接电路板400上的单独感测点430a、430b、430c相关联。感测点430a、430b、430c包括经由导电轨410 连接至测量模块300的导电垫或电极。第一感测点430a面向第一部分12a，第二感测点430b 面向第二部分12b，并且第三感测点430c面向第三部分12c。第一部分12a机械地接触第一 感测点430a，第一感测点430a用于使感测电极10接地，而第二部分12b和第三部分12c响应于施加至感测电极10的压力或力而相对于相应第二感测点430b和第三感测点430c为可移 动的和/或可变形的。第二部分12b和/或第三部分12c的移动引起感测电极10和第二电极430b和/或第三电极430c之间的电容变化，该电容变化可分别由第一感测点430a和第二感测点430b之间和/或第一感测点430a和第三感测点430c之间的测量模块300进行测量。另选地，所测量电容可为感测电极10的自电容，该自电容响应于第二部分12b/第三部分12c的移动/变形随着与第二感测点430b/第三感测点430c的交互而改变。在这种情况下，第二感测点430b 和第三感测点430c可接地，并且自电容在第一感测点12a处进行测量。

感测电极10响应于施加至感测电极10的压力或力而从图5b所示的静止位置可移动和/ 或可变形至图5c所示的第一致动位置和第二致动位置(未示出)。在静止位置，第二部分12b 和第三部分12c两者与相应第二感测点430b和第三感测点430c分开一定距离，该距离对于 第二部分12b和第三部分12c可为相同的或不同的。在第一致动位置，第二部分12b定位成 更接近于或接触第二感测点430b。在第二致动位置，第三部分12c定位成更接近于或接触第 三感测点430c。感测电极10和第二感测点430b之间的电容与第二部分12b和第二感测点430b 之间的距离成反比(类似于感测电极10和第三电极430c之间的电容)。因此，在控制元件 200a中，施加至感测电极10的任何力或压力(该力或压力改变了相应部分12b、12c和感测 点430b、430c之间的距离)可提供电容变化，该电容变化可由测量模块300进行测量。与第 二电极430b/第三电极430c的接触为不需要的。对于静止位置和第一致动位置/第二致动位置 (其中第二部分12b/第三部分12c接触第二感测点430b/第三感测点430c)之间的移动，可 提供连续范围的电气信号。

第一部分12a包括一个或多个突出部，该一个或多个突出部在静置位置中将第二部分12b 和第三部分12c与第二感测点430b和第三感测点430c分开。因为第二部分12b和第三部分 12c延伸自第一部分12a或布置于距第一部分12a一定距离处，所以感测电极10通过绕着/ 围绕着第一部分12a枢转可在静止位置和第一致动位置/第二致动位置之间移动，如图5c所 示。在其它示例中，静止位置和第一致动位置/第二致动位置之间的移动可源于感测电极10 相对于第一部分12a的枢转和至少部分变形的组合。控制元件200a包括从连接电路板400突 出或延伸远离连接电路板400的柄部部分210a，柄部部分210a用于用户经由推、拉和/或升/ 降交互/手势进行握持、抓持和/或操纵以施加力/压力来使感测电极10移动/变形，如图5c所 指示。感测电极10包括力传递部分13，力传递部分13延伸至柄部部分210a中以将力或压 力传递至感测电极10(即，第一部分和/或第三部分)。如可见，力传递部分13包括突出部或 延伸部，该突出部或延伸部提供杠杆作用来将力矩施加至感测电极10以使第二部分12b和/ 或第三部分12c围绕/绕着第一部分12a移动、枢转和/或变形。在所示示例中，柄部部分210a 和力传递部分13为大体弯曲的，使得控制元件200a可响应于大体向上/向下交互/手势而致动。 然而，应当理解，控制元件200a可配置成经由适当成形的柄部部分210a和力传递部分13(例 如，图3f所示的控制元件200c的柄部部分210c)响应于大体横向交互/手势而致动。需注意， 图3f所示的控制元件200c等同于图5a至图5b所示的控制元件200a，柄部部分210c和力传递部分13的形状除外，该形状在垂直于连接电路板400的方向上大体竖直地延伸。

尽管图5a至图5c示出了推拉控制元件200a(其具有两个致动位置)和柄部部分210a， 但是应当理解，通过将额外部分(这些额外部分延伸自第一部分12a或布置于距第一部分12a 一定距离处)添加至感测电极10，其它致动位置为可能的。另外，柄部部分210a为非必需 的，例如用户可替代地将力或压力直接地施加于第二部分12b和/或第三部分12c上。另外， 应当理解，第三部分12c和第三感测点430c为非必需的。例如，具有单个致动位置的按压按 钮控制元件200b、200d可以仅以第一部分12a和第二部分12b以及第一感测点430a和第二 感测点430b进行构造。在这种情况下，按压按钮控制元件200c的感测电极10可配置成通过 仅感测电极10的变形而在静止位置和第一致动位置之间移动。按压按钮的感测电极10的第 一部分12a可配置成接触第一感测点430a，并且第二部分12b可配置成响应于施加至第二部 分12b/施加于其上的力/压力而可变形/可移动以改变距第二感测点430b的距离。在另选配置 (未示出)中，按压按钮控制元件200b的感测电极10可为电气浮置的(即，未接地或未连 接至静止位置的感测点)，并且当移动/变形成接触第一感测点430a和/或第二感测点430b时可提供所测量电气信号的变化。

图5a至图5c所示的推拉控制元件200a配置成安装于连接电路板400的一个侧部(第一 侧部)上或安装至该一个侧部。图6a至图6c示出了推拉控制元件200f的另选配置，推拉控 制元件200f配置成安装于连接电路板400的边缘上或安装至该边缘。在这种情况下，感测电极10包括狭槽15以用于将连接电路板400的部分401接纳和摩擦地接合于狭槽15的第一相 对壁15a和第二相对壁15b之间，如图6a和6b所示。否则，控制元件200f以与图5a至图 5c所示的控制元件200a相同的方式操作。部分401可设置于连接电路板400的外边缘处或由 连接电路板400中的开口402所形成/提供的边缘处，如图6b所示。上文所描述感测电极的 第一部分12a、第二部分12b和第三部分12c形成/定位于狭槽15的第一相对壁15a上，并且 第一感测点430a、第二感测点430b和第三感测点430c定位于连接电路板400的部分401上， 从而面向相应第一部分12a，第二部分12b和第三部分12c。第二相对壁15b包括挤出部分12d， 挤出部分12d配置成接触连接电路板400的与第一部分12a相对的侧部(第二侧)以将连接 电路板400抓持和/或摩擦地接合于第一部分12a和挤出部分12d之间。这样，通过将感测电 极10推动和/或滑动至合适位置可将感测电极10安装并固定至连接电路板400，从而极大地 简化了组装。挤出部分12d定位成与第一部分12a大体相对并且包括延伸朝向连接电路板400 的突出部，使得感测电极可绕着/围绕着第一部分12a和挤出部分12b在静止位置和第一致动 位置/第二致动位置之间枢转/旋转。

尽管第二感测点430b和第三感测点430c位于图6a至图6c的控制元件200f中的连接电 路板400的相同侧(第一侧)上，但在另选配置中，第二感测点430b和第三感测点430c可 位于连接电路板400的相对侧上(未示出)。在这种情况下，第二部分12b和第三部分12c的 一者将形成/定位于狭槽15的第一相对壁15a上，并且第二部分12b和第三部分12c的另一 者将形成/定位于狭槽15的第二相对壁15b上。在使用中，用户抓持推拉控制元件200f的端 部(该端部悬垂于连接电路板400的边缘)，并且施加力或压力以使感测电极10在静止位置 和第一致动位置或第二致动位置之间移动，如图6c所示。如上文参考图5a至图5c的控制元 件200a所描述(其中仅需要一个致动位置，诸如对于推或拉按钮/触发器控制元件)，第三电 极430c和第三部分12c可省略(并且第一感测点430a和第二感测点430b可位于连接电路板 400的相同或相对侧上)。另外，尽管图6a至图6c所示的示例响应于大体向上/向下推拉交互 /手势，但应当理解，控制元件200f可配置成响应于大体横向推拉交互/手势，例如通过并入 类似于图3f所示的柄部部分(未示出)。

图7和图8示出了机械压力感测控制元件200的其它配置。图7所示的控制元件200g配 置成检测具有单个致动位置的下压交互/手势。类似于图6(c)，下压控制元件200g包括感测 电极10，感测电极10包括狭槽15以用于接纳和摩擦接合连接电路板400的部分401。感测 电极10包括位于狭槽的相对侧上的第一部分12a和第二部分12b。第一部分12a和第二部分 12b由力传递部分13进行连接。连接电路板400包括第一感测点430a和第二感测点430b，其中第一感测点430a经由导电轨与测量模块300连接，并且第二感测点430b优选地为接地/参考电极。第一感测点430a包括通孔或开口402，并且第一部分12a包括互补突出部，该互补突出部配置成摩擦地接合开口402并且机械地接触第一感测点430a。在用户通过下压对应 位置的非导电材料20可使力传递部分13弯曲/变形的程度上，感测电极10配置为大体可变 形的和柔性的。因此，控制元件200g的第二部分12a将从其静止位置移动至其致动位置以接 触连接电路板400上的第二电极430b。该移动引起感测电极10和第二感测点430b之间的电 容变化，该电容变化可由第一感测点430a和第二感测点430b之间的测量模块300进行测量。

图8所示的控制元件200h配置成检测扭转交互或手势以及推拉手势。扭转控制元件200f 包括一对推拉控制元件200b，这些推拉控制元件200b以如上文相对于图5a至图5c所描述的 相同方式操作。出于方便的目的，连接电路板400的第一感测点430a、第二感测点430b和 第三感测点430c仅示出用于成对控制元件200b的一者。成对推拉控制元件200b以隔开关系 进行布置，其中其轴线或旋转或枢转轴线大体对准。每个电极10的力传递部分13延伸至柄 部部分210h中以用于用户抓持并向其施加扭转或推拉力。当用户将扭转力施加至柄部部分 210h(顺时针或逆时针)时，成对控制元件200b的每一者的感测电极10在相对方向上移动 和/或变形。因此，控制元件200b的一者将移动/变形至其第一致动位置，同时另一者将移动/ 变形至其第二致动位置。应当理解，扭转控制元件210h还可用于检测推拉手势，其中成对控 制元件200b的每一者的感测电极10在相同方向上移动和/或变形。扭转控制元件200h可适 合于交通工具内部内的就座和/或照明控制。扭转控制元件200h还可包括一个或多个触摸按 钮和/或滑块条控制元件100b(如所示)以例如选择座椅和/或灯进行控制。

压力感测控制元件200的前述配置的每一者对应于使用情况变化，然而，应当理解，多 个电极部分12a、12b和12c和其布置不限于所给定使用情况。例如，在控制元件200g中， 连接电路板400上的第一感测点430a(替代第二感测点430b)可为接地/参考电极。另一示 例为从连接电路板400移除第二感测点430b，并且因此，控制元件200g将为电容按压按钮 而非压敏按钮。即，控制元件200g将提供电容按压按钮功能，但可移动/可变形以向操作者 提供正触觉反馈。在控制元件200a、200f、200g和200h的另一个示例中，感测电极10的第一部分12a、第二部分12b和第三部分12c为通过塑料顶层20所结合的单独件导电塑料，其中塑料顶层20为大体柔性地并且优选地过模制于单独电极的顶部上。

图1a、图1b和图2所示的示例控制系统1000可适合于集成于交通工具的中央控制台(未 示出)中。然而，控制系统的变型可集成于交通工具内部中的几乎任何位置。图9示出了其 中可集成根据本发明的控制系统的交通工具5000的示例位置，包括但不限于：门把手5100、 门内饰板5200、仪表盘元件5300、座椅元件(例如，扶手5400、头枕5500、下座椅部分5700)、 中央控制台5800和方向盘5600。

图10示出了集成于交通工具的座椅2100中的控制系统5500和5700，控制系统5500和 5700包括扭转控制元件200h以用于分别控制座椅和头枕位置。图11示出了用于交通工具的 中央控制台或扶手的控制系统5800。系统5800包括一对推拉控制元件200c、触控板100d和 滑块条100b。图11b示出了控制系统5800的分解图。系统5800包括塑料本体800，塑料本 体800限定控制区域以用于支撑连接电路板400和控制元件100、200。塑料顶层20覆盖整 个控制区域。图12示出了用于交通工具的门把手的控制系统5100的分解图。系统5100包括 用于对窗户进行操作的推拉控制元件200f、用于锁定和解锁交通工具的按压按钮控制元件 200d、用于选择窗户来以推拉控制元件200f进行操作的多个触摸按钮控制元件100a，和用于 镜子控制的多个触摸按钮控制元件100a。

图13示出了用于交通工具的方向盘600的控制系统5600。控制系统5600包括触摸感测 控制元件100e以用于检测手指位置、抓持/挤压强度/压力、手定位和/或手是否处于方向盘上 或脱开方向盘。在该示例中，感测电极10配置成在其中驾驶员抓持或保持方向盘600的区域 中包裹方向盘柄部600，并且包括空间上分布于方向盘柄部周围的多个部分10、10b、10c、 10d。每个部分10a至10d通过机械电气连接器420(该示例中为弹簧夹连接器)连接至连接 电路板400上的单独感测点以响应于驾驶员的触摸(诸如不同手指或手指的不同部分的触摸) 而提供单独电气信号。手指的部分可为或包括该手指的近端、中间或远端指骨。电极部分10a 至10d以对应于预期手指位置的图案进行分布。这样，触摸的位置或附近和/或相对于感测电 极10的手指移动可根据由每个感测电极部分10a至10d所提供的电气信号进行确定。

上述控制元件100、200还可包括一个或多个视觉指示器元件或图标，该视觉指示器元件 或图标例如突出控制元件200、20和/或控制元件100、200的功能。这些图标可为无源图标 (例如，由额外层的彩色塑料40所形成，该彩色塑料40过模制于塑料顶层20上)或印刷图 形，如图2所示。另选或额外地，视觉元件可为或包括发光元件，例如可照亮的图标。

图14示出了包括发光元件30的触摸感测控制元件100a的示例。连接电路板400包括一 个或多个发光装置440(诸如发光二极管(LED))，并且控制元件100a包括一个或多个大体 透明塑料光导部分30，一个或多个大体透明塑料光导部分30延伸通过感测电极100的至少 一部分以将从一个或多个LED 440所发出的光引导通过感测电极10。该或每个光导部分30 可配置成装配于LED 440之上或上方。这可改善光至光导部分30中的耦合，并且还可有助 于在组装期间将控制元件100b安置于或定位于连接电路板上。该或每个LED 440由测量模块300进行操作并且经由一个或多个导电轨410连接至测量模块300。根据控制系统的配置， 感测电极10可配置成至少部分地包裹如图13所示的光导部分30，或可配置有用于光导部分 装配的小孔，如图2所示。每个控制元件100a可由单独LED 440照亮，或多个控制元件110a 可由相同LED 440照亮。光导部分30的变型示于图11中。

光导部分30优选地还通过注射模制而形成，并且在组装期间可与感测电极10集成。塑 料顶层20然后可过模制于感测电极10和光导部分30上，使得从一个或多个LED 440所发 出的光可穿过塑料顶层20并且对于用户可为可视的。该或每个光导部分30可配置成使所透射光漫射，使得整个光导部分30大体均匀地照亮。

控制元件100、200还可包括装饰性元件40，装饰性元件40施加于塑料顶层20和/或光 导部分30的顶部上。装饰性元件40可为或包括凸起元件或凹入部以向操作者提供触觉反馈。 装饰性元件40可为表面上的丝网印刷或喷涂的油墨/油漆。另选地，装饰性元件40可通过从 控制元件100、200的喷涂或丝网印刷表面蚀刻掉多个区域而形成。

测量模块300配置成测量一个或多个感测点430处的一个或多个电气信号。测量模块可 配置成同时或单个地测量电气信号。例如，测量模块300可配置成顺序地(即，一个接一个 地)扫描连接电路板400上的每个感测点430以单独地测量每个电气信号。例如，测量模块 300可包括复用器功能。相比于导电物体500或感测电极10的典型移动速度，扫描频率可足 够高以使任何测量滞后最小化，使得用户实时感知测量结果/检测结果。例如，扫描速率可在 100Hz至200Hz的范围内。根据应用，扫描速率可为较慢的或较快的。

测量模块300还配置成基于一个或多个电气信号而检测与控制元件100、200的用户交互。 测量模块300配置成基于由触摸感测控制元件100所提供的一个或多个电气信号而检测以下 项的一者或多者：用户/操作者的接触或触摸、接触/触摸位置，所述导电物体500相对于一个 或多个感测点430在塑料顶层20的表面上/横穿该表面的移动速度和/或移动方向和/或移动 量。此外，测量模块300可配置成基于由触摸感测控制元件100所提供的一个或多个电气信 号而检测以下项的一者或多者：感测电极10相对于连接电路板400上的该或每个感测点430 的移动/变形、移动/变形的方向，和/或移动/变形的量。

测量模块300包括具有用于测量电容变化的一个或多个感测或输入通道的电容感测芯片 (未示出)，诸如电容感测微处理器或微控制器。电容感测芯片可测量触摸感测控制元件100 的感测点430处的自电容变化，和/或机械压力感测控制元件200的一对感测点430之间的电 容变化。在后者情况下，随着机械压力感测控制元件200的感测电极10连接至连接电路板 400上的感测点430b(感测点430b用作接地或参考点)，感测电极10和感测点430a、430c 之间的电容得以有效地测量。电容测量结果可任选地为基于频率的测量结果。

测量模块300还包括处理单元或芯片(未示出)，该处理单元或芯片与电容感测芯片进行 数据通信以从其接收测量数据。处理单元/芯片包括一个或多个处理器和存储软件程序的一个 或多个存储器，该软件程序当在一个或多个处理器上执行或运行时引起处理单元/芯片来处理 和/或分析测量数据以确定用户交互或手势信息。用户交互或手势信息可包括以下项的一者或 多者：用户/操作者的接触或触摸、接触/触摸位置，所述导电物体500在触摸感测控制元件 100的塑料顶层20的表面上/横穿该表面的移动速度和/或移动方向和/或移动量，和/或感测电 极10相对于机械压力感测控制元件200的连接电路板400上的感测点430的移动/变形、移 动/变形的方向和/或移动/变形的量。处理和/或分析测量数据可包括滤波、平滑、微分、峰值 查找，和/或将数据与一个或多个预定阈值相比较。然后，处理单元/芯片可配置成生成一个或多个控制信号，该一个或多个控制信号当提供至交通工具ECU时将触发该ECU以控制一种 或多种交通工具功能。

利用本发明的控制系统1000来控制一种或多种交通工具功能的示例方法6000示于图14 中。在步骤S1，用户经由上文所描述手势的任一者与控制元件100、200进行交互。这可涉 及触摸控制元件100、200和/或将力或压力施加至控制元件100、200，该触摸和/或力或压力 引起所提供一个或多个电气信号的变化。在步骤S2，一个或多个电气信号通过测量模块进行 测量，优选地经一段时间。测量数据波形由电容感测芯片和/或处理单元/芯片采集为数字信号。 数字信号通过一个或多个滤波器(诸如低通滤波器)由处理单元/芯片进行处理以减少噪音并使该信号平滑。这可细化信号特性并且简化其在其它算法中的用途。在步骤S3，信号特性利 用其它算法进行分析以提取一个或多个信号特征以用于对信息进行分类。这可涉及提取以下 项的一者或多者：信号幅值、转折点(峰值/谷值)、转折点之间的间隔，和/或导数(一阶和二阶)。在步骤S4，聚集所提取信号特征并传送至分类模型以检测不同信号模式并将用户交 互分类为事件，诸如打开/关闭窗户或改变音量水平。步骤S4还可包括生成一个或多个控制或事件信号，这些控制或事件信号与用户交互/事件相关联或识别用户交互/事件以用于发送至 ECU。在步骤S5，控制/事件信号发送至ECU以触发一种或多种交通工具功能。

上文所描述控制系统1000的任一者还可包括与测量模块300通信的触觉反馈模块450。 例如，触觉反馈模块450可包括振动电机450，振动电机450安装于连接电路板400上或安 装至连接电路板400，并且测量模块300可配置成控制振动电机450。振动电机450可为如本 领域已知的偏心旋转质量块(ERM)或线性共振致动器(LRA)。不同振动反馈模式可响应于控制元件100、200的致动/移动和/或用户交互的各种阶段的检测而进行配置并提供。

根据阅读本公开，其它变型和修改对于技术人员将为显而易见的。此类变型和修改可涉 及等同物和其它特征，这些等同物和其它特征为本领域中已知的，并且可用于代替或辅助本 文已描述的特征。

尽管附属权利要求书涉及特征的具体组合，但是应当理解，本发明的公开内容的范围还 明确地或隐含地包括本文所公开的任何新颖性特征或特征的任何新颖性组合或其任何概括， 无论其是否涉及与任何权利要求中当前所要求保护相同的发明，并且无论其是否缓解了与本 发明相同的任何或所有的技术问题。

独立实施例的上下文所描述的特征还可组合地提供于单个实施例中。相反地，各种特征 (为简明起见，其在单个实施例的上下文中)还可单独地或以任何适当子组合方式来提供。

为完整起见，还应注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，术语“一(a/an)”不排除多 个，并且权利要求书中的任何附图标记不应视为限制权利要求书的范围。

Claims (32)

1.一种用于交通工具内部的交通工具控制系统，所述控制系统包括：

用户与之交互以控制多个可控的交通工具功能的多个控制元件，所述多个控制元件的每个包括：

导电塑料感测电极，所述导电塑料感测电极配置成响应于用户与响应控制元件的交互提供一个或多个电气信号；和

非导电塑料覆盖材料，所述非导电塑料覆盖材料设置于所述感测电极之上或上方；和

连接电路板，所述连接电路板包括用于测量由每个控制元件提供的所述一个或多个电气信号的多个感测点；

其中每个感测电极配置成借助于机械和/或摩擦接合电气连接至所述连接电路板的至少一个所述感测点，以用于提供所述一个或多个电气信号，

其中所述多个控制元件包括：

第一类型控制元件，其中相应的感测电极配置成响应于由在所述相应的感测电极之上/上方的所述覆盖材料之上/横穿所述覆盖材料的导电物体的接触和/或移动而引起的电容变化而提供一个或多个电气信号，和

第二类型控制元件，其中相应的感测电极配置成由施加于所述相应的感测电极之上/上方的所述非导电覆盖材料的压力或力而引起的电容变化而提供一个或多个电气信号；

其中每个控制元件的所述非导电塑料覆盖材料是在所述多个控制元件的每个上方/周围提供的三维成型一体件非导电塑料材料的一部分，以提供各自具有不同功能的多个用户交互区域；

其中所述控制系统可连接至所述交通工具的电子控制单元（ECU）以用于响应于与一个或多个所述控制元件的用户交互而控制一种或多种用户可控制交通工具功能。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述覆盖材料为大体柔性的/可变形的和弹性的。

3.根据权利要求1所述的系统，其中每个感测电极包括所述第一类型控制元件的所述感测电极的第一部分，所述第一部分配置成面向并机械地接触和/或接合所述连接电路板上的第一感测点以提供其间的电气连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一部分和所述第一感测点之间的所述机械接合大体上防止所述第一部分和所述第一感测点之间的相对移动。

5.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一感测点包括具有大体刚性配对部分的电气连接器，所述电气连接器配置成机械地接触、穿透所述感测电极的所述第一部分和/或使之变形以提供其间的电气连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述电气连接器还配置成摩擦地接合所述感测电极的所述第一部分以将所述感测电极固定至所述连接电路板；和/或其中所述连接电路板包括固定元件，所述固定元件配置成摩擦地接合所述感测电极的对应固定部分以将所述感测电极固定至所述连接电路板。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述摩擦接合维持所述第一部分和所述第一感测点之间的所述机械接触。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述电气连接器和/或固定元件为或包括从所述连接电路板突出的突出部，并且所述感测电极的第一部分和/或固定部分包括凹陷部，所述凹陷部配置成摩擦地接合相应突出部；或

其中所述电气连接器和/或固定元件为或包括所述连接电路板中的凹陷部、开口或通孔，并且所述感测电极的所述第一部分和/或所述固定部分为或包括突出部，所述突出部配置成摩擦地接合相应凹陷部。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制元件包括多个所述导电塑料感测电极并且所述非导电塑料覆盖材料设置于每个感测电极之上或上方，每个感测电极配置成响应于导电物体在所述非导电塑料材料之上/横穿所述非导电塑料材料的移动而提供所述一个或多个电气信号的变化。

10.根据权利要求9所述的系统，其中两个或更多个相邻感测电极配置成在一个或多个方向上彼此互相交叉，以响应于所述导电物体在所述非导电塑料材料上/横穿所述非导电塑料材料的移动而提供所述一个或多个电气信号的大体平滑变化。

11.根据权利要求3所述的系统，其中所述第二类型控制元件的所述感测电极的所述第一部分和所述第一感测点之间的所述机械接合允许所述第一部分相对于所述第一感测点的移动，同时维持与所述第一感测点的恒定电气接触。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一部分配置成允许所述感测电极绕着/围绕着所述第一部分枢转/旋转，同时维持与所述第一感测点的恒定电气接触。

13.根据权利要求3所述的系统，其中所述感测电极包括第二部分，所述第二部分配置成面向所述连接电路板上的第二感测点，并且配置成响应于施加至所述感测电极的压力/力而能够从静止位置移动和/或变形至第一致动位置以改变所述第二部分和所述第二感测点之间的距离，同时所述第一部分保持与所述第一感测点的恒定电气接触。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述感测电极配置成绕着/围绕着所述第一部分从所述静止位置枢转/旋转至所述第一致动位置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第二部分配置成响应于施加至所述第二部分的压力或力而相对于所述第一部分移动或至少部分地变形/弯曲。

16.根据权利要求3所述的系统，其中所述感测电极包括狭槽以用于接纳所述连接电路板的一部分，和其中所述感测电极配置成将所述连接电路板抓持和/或摩擦地接合于所述狭槽的相对壁之间。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述抓持动作和/或摩擦接合维持所述第一部分和所述第一感测点之间的所述机械接触。

18.根据权利要求13所述的系统，其中所述第二感测点处于所述连接电路板的与所述第一感测点相同/相对的侧部上。

19.根据权利要求13所述的系统，其中所述感测电极包括第三部分，所述第三部分配置成面向所述连接电路板上的第三电极，并且配置成响应于施加至所述感测电极的压力/力而能够从静止位置移动和/或变形至第二致动位置以改变所述第三部分和第三感测点之间的距离。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述感测电极配置成绕着/围绕着所述第一部分从所述静止位置枢转/旋转至所述第二致动位置。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第三部分配置成响应于施加至所述第三部分的压力或力而相对于所述第一部分移动或至少部分地变形/弯曲。

22.根据权利要求19所述的系统，其中所述第三感测点位于所述连接电路板的与所述第二感测点相同/相对的侧部上。

23.根据权利要求19所述的系统，其中所述感测电极的所述第一部分、第二部分和第三部分为整体件的导电塑料的部分，或其中所述感测电极的所述第一部分、第二部分和第三部分为单独件的导电塑料。

24.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括连接至所述连接电路板的所述感测点的测量模块，所述测量模块配置成：

测量所述一个或多个电气信号；

基于所述一个或多个电气信号而检测与一个或多个所述控制元件的用户交互；和

向所述ECU提供与所检测的用户交互相关联的一个或多个控制信号。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述测量模块安装至所述连接电路板或安装于所述连接电路板上并且经由一个或多个导电轨而连接至所述一个或多个感测点；或

其中所述测量模块与所述连接电路板分开并且经由柔性互连件而电气地连接至所述连接电路板上的一个或多个导电轨。

26.根据权利要求1所述的系统，其中所述连接电路板还包括发光装置并且所述控制元件还包括一个或多个大体透明塑料光导部分，所述一个或多个大体透明塑料光导部分延伸穿过所述感测电极以将从所述发光装置所发出的光引导穿过所述感测电极。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述非导电塑料材料提供于所述感测电极和所述一个或多个光导部分上。

28.根据权利要求24所述的系统，所述系统还包括与所述测量模块通信的触觉反馈模块，和其中所述测量模块配置成控制所述触觉反馈模块以响应于用户交互的检测而激活。

29.根据权利要求28所述的系统，其中所述触觉反馈模块为或包括安装至所述连接板或安装于所述连接板上的振动电机。

30.根据权利要求1所述的系统，其中每个控制元件成形为和配置成提供以下至少一个：触摸按钮功能、触控板功能、滑块功能、静态旋钮功能、按压按钮功能和/或推或拉触发器/开关功能。

31.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括非导电塑料本体以用于将所述控制元件的一者或多者支撑于控制区域中，其中所述本体为或包括交通工具内部的下述部件的一者的至少一部分：门把手；门内饰板；仪表盘元件；中央控制台；扶手；头枕、方向盘；或座椅元件。

32.一种交通工具，包括：

电子控制模块（ECU），所述电子控制模块用于控制一种或多种用户可控制交通工具功能；

一个或多个用户可控制系统，所述一个或多个用户可控制系统包括以下项的一者或多者：电动窗户、机动座椅、中控锁、音频系统、娱乐系统、导航系统、气候控制系统、巡航控制系统和/或照明系统；和

根据权利要求1至31中任一项所述的控制系统，所述控制系统与所述ECU通信以响应于与一个或多个所述控制元件的用户交互而控制一种或多种交通工具功能。